高中物理第二章交變電流1交變電流省公開(kāi)課一等獎(jiǎng)新課獲獎(jiǎng)?wù)n件

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交變電流第二章交變電流1/311.了解交變電流、直流概念，會(huì)觀察交流電波形圖.2.了解正弦式交變電流產(chǎn)生，掌握交流電產(chǎn)生原理.3.知道交變電流改變規(guī)律及表示方法.目標(biāo)定位2/31二、正弦式交變電流產(chǎn)生三、正弦式交變電流描述欄目索引一、交變電流對(duì)點(diǎn)檢測(cè)自查自糾3/31一、交變電流知識(shí)梳理1.交變電流：大小和方向都隨時(shí)間做

電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流.2.直流：

不隨時(shí)間改變電流稱(chēng)為直流，

都不隨時(shí)間改變電流稱(chēng)為恒定電流.3.正弦式交變電流：電流隨時(shí)間按

規(guī)律改變交變電流.這是一個(gè)最簡(jiǎn)單、最基本交變電流.答案周期性改變方向大小和方向正弦函數(shù)4/31【深度思索】(1)交變電流大小一定是改變嗎？答案交變電流大小不一定改變，如方波交變電流，其大小是不變.答案(2)交變電流與直流電最大區(qū)分是什么？答案交變電流與直流電最大區(qū)分在于交變電流方向發(fā)生周期性改變，而直流電方向不變.5/31典例精析例1如圖所表示圖像中屬于交變電流有(

)解析選項(xiàng)A、B、C中e方向均發(fā)生了改變，故它們屬于交變電流，但不是正弦式交變電流；選項(xiàng)D中e方向未改變，故是直流.ABC返回解析答案解題技巧6/31解題技巧判斷電流是交變電流還是直流應(yīng)看方向是否改變，只有方向發(fā)生周期性改變電流才是交流電.返回7/31二、正弦式交變電流產(chǎn)生知識(shí)梳理1.產(chǎn)生：如圖1所表示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中線(xiàn)圈繞垂直于

軸

轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生交變電流.圖1答案磁感線(xiàn)勻速8/312.兩個(gè)特殊位置：(1)中性面(S⊥B位置，如圖1中甲、丙)線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直位置，此時(shí)Φ

，

為

，e為

，i為

.(填“最大”或“0”)線(xiàn)圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，電流方向發(fā)生改變，線(xiàn)圈轉(zhuǎn)一圈電流方向改變

次.最大000兩答案9/31(2)垂直中性面位置(S∥B位置，如圖1中乙、丁)此時(shí)Φ為

，

，e

，I

.(填“最大”或“0”)答案0最大最大最大10/31【深度思索】假如將圖1中線(xiàn)圈ABCD換為三角形，軸OO′也不在中心位置，其它條件不變，還能產(chǎn)生交變電流嗎？答案能，因?yàn)閳D中產(chǎn)生交變電流關(guān)鍵原因是軸垂直于磁感線(xiàn)，線(xiàn)圈閉合，對(duì)軸位置和線(xiàn)圈形狀沒(méi)有特定要求.答案11/31解析由交變電流產(chǎn)生條件可知，軸必須垂直于磁感線(xiàn)，但對(duì)線(xiàn)圈形狀及轉(zhuǎn)軸位置沒(méi)有尤其要求.故選項(xiàng)B、C、D正確.典例精析例2如圖中哪些情況線(xiàn)圈中產(chǎn)生了交變電流(

)解析答案BCD12/31返回例3

關(guān)于矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式電流，正確說(shuō)法是(

)A．線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變一次B．線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向改變一次C．線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向改變兩次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向改變一次D．線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向都改變兩次解析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流方向，每經(jīng)過(guò)中性面時(shí)改變一次，每個(gè)周期內(nèi)方向改變兩次，故選D.D解析答案13/31三、正弦式交變電流描述知識(shí)梳理1.交變電流瞬時(shí)值表示式推導(dǎo)線(xiàn)圈平面從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2所表示，則經(jīng)過(guò)時(shí)間t：(1)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)角度為ωt.(2)ab邊線(xiàn)速度跟磁感線(xiàn)方向夾角θ＝

.(3)ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)速度大?。簣D2ωt答案14/31(4)ab邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(設(shè)線(xiàn)圈面積為S)(5)整個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：e＝2eab＝

，若線(xiàn)圈為n匝，則e＝

.由上式能夠看出，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小和方向都隨時(shí)間t做周期性改變，即線(xiàn)圈中交變電流按

規(guī)律改變，這種交變電流叫做正弦式交變電流.BSωsinωt答案nBSωsinωt正弦函數(shù)eab＝BLabvsinθ＝_____________.15/312.對(duì)瞬時(shí)值表示式了解寫(xiě)瞬時(shí)值表示式時(shí)必須明確是從中性面計(jì)時(shí)，還是從與中性面垂直(B∥S)位置計(jì)時(shí).(1)從中性面計(jì)時(shí)：e＝

.(2)從與中性面垂直位置計(jì)時(shí)：e＝

.3.正弦式交變電流峰值(1)轉(zhuǎn)軸在線(xiàn)圈所在平面內(nèi)且與磁場(chǎng)垂直.當(dāng)線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)到達(dá)峰值，且滿(mǎn)足Em＝

.(2)決定原因：由線(xiàn)圈匝數(shù)n、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω和線(xiàn)圈面積S決定，與線(xiàn)圈形狀無(wú)關(guān)，與轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān).答案EmsinωtEmcosωtnBSω16/31如圖3所表示幾個(gè)情況中，假如n、B、ω、S均相同，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值均為Em＝nBSω.圖34.正弦式交變電流圖像如圖4所表示，從圖像中能夠解讀到以下信息：圖417/31(1)交變電流峰值Em、Im和周期T.(2)兩個(gè)特殊值對(duì)應(yīng)位置：①e＝0(或i＝0)時(shí)：線(xiàn)圈位于中性面上；e最大(或i最大)時(shí)：線(xiàn)圈平行于磁感線(xiàn).(3)分析判斷e、i大小和方向隨時(shí)間改變規(guī)律.18/31【深度思索】(1)若從垂直中性面位置(或B∥S位置)開(kāi)始計(jì)時(shí)，電動(dòng)勢(shì)表示式還是按正弦規(guī)律改變嗎？答案不是，按余弦規(guī)律改變.(2)為何線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到中性面時(shí)磁通量最大而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流為零？答案因?yàn)榫€(xiàn)圈轉(zhuǎn)到中性面時(shí)，即使經(jīng)過(guò)線(xiàn)圈磁通量最大，但線(xiàn)圈各邊速度方向都與磁感線(xiàn)平行，不切割磁感線(xiàn)，磁通量改變率為零，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流為零.答案19/31解析由題可知：S＝lab·lbc＝0.2×0.5m2＝0.1m2，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值Em＝nBSω＝100×0.1×0.1×100πV＝100πV＝314V.典例精析例4如圖5所表示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.1T，所用矩形線(xiàn)圈匝數(shù)n＝100，邊長(zhǎng)lab＝0.2m，lbc＝0.5m，以角速度ω＝100πrad/s繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).試求：(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值；圖5答案314V

解析答案20/31(2)若從線(xiàn)圈平面垂直磁感線(xiàn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線(xiàn)圈中瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表示式；解析若從線(xiàn)圈平面垂直磁感線(xiàn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值e＝Emsinωt(3)若從線(xiàn)圈平面平行磁感線(xiàn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，求線(xiàn)圈在t＝

時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小.解析若從線(xiàn)圈平面平行磁感線(xiàn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表示式為e＝Emcosωt，代入數(shù)據(jù)得e＝314cos(100πt)V答案e＝314sin(100πt)V

答案157V解析答案總結(jié)提升所以e＝314sin(100πt)V.21/31總結(jié)提升寫(xiě)瞬時(shí)值時(shí)必須明確是從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，還是從與中性面垂直位置開(kāi)始計(jì)時(shí).(1)從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，e＝Emsinωt；(2)從與中性面垂直位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，e＝Emcosωt.22/31例5線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流圖像如圖6所表示，由圖可知(

)A.在A和C時(shí)刻線(xiàn)圈處于中性面位置B.在B和D時(shí)刻穿過(guò)線(xiàn)圈磁通量為零C.從A時(shí)刻到D時(shí)刻線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)角度為π弧度D.在A和C時(shí)刻磁通量改變率絕對(duì)值最大圖6解析當(dāng)線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中處于中性面位置時(shí)，磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，感應(yīng)電流為零，B、D兩時(shí)刻線(xiàn)圈位于中性面位置.當(dāng)線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)平行時(shí)，磁通量為零，磁通量改變率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流最大，A、C時(shí)刻線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)平行，D正確.從A時(shí)刻到D時(shí)刻線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)角度為

弧度.故選D.解析答案D總結(jié)提升返回23/31返回總結(jié)提升依據(jù)圖像找出線(xiàn)圈位于中性面位置時(shí)對(duì)應(yīng)時(shí)刻，然后依據(jù)中性面性質(zhì)進(jìn)行判斷.24/31對(duì)點(diǎn)檢測(cè)自查自糾1234解析答案1.(交變電流產(chǎn)生及規(guī)律)(多項(xiàng)選擇)如圖7所表示，一矩形閉合線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)軸OO′以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，從線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，則在0～

這段時(shí)間內(nèi)(

)A.線(xiàn)圈中感應(yīng)電流一直在減小B.線(xiàn)圈中感應(yīng)電流先增大后減小C.穿過(guò)線(xiàn)圈磁通量一直在減小D.穿過(guò)線(xiàn)圈磁通量改變率一直在減小圖725/311234解析題圖位置，線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)平行，感應(yīng)電流最大，因?yàn)?/p>

，在0～

時(shí)間內(nèi)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)四分之一個(gè)周期，感應(yīng)電流從最大減小為零，穿過(guò)線(xiàn)圈磁通量逐步增大，穿過(guò)線(xiàn)圈磁通量改變率一直在減小.答案AD26/312.(正弦式交變電流圖像)一個(gè)矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線(xiàn)圈磁通量隨時(shí)間改變圖像如圖8甲所表示，則以下說(shuō)法中正確是(

)A.t＝0時(shí)刻，線(xiàn)圈平面與中性面垂直B.t＝0.01s時(shí)刻，Φ改變率最大C.t＝0.02s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)到達(dá)最大D.該線(xiàn)圈產(chǎn)生對(duì)應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖像如圖乙所表示1234解析答案圖8解析由題圖甲可知t＝0時(shí)刻，線(xiàn)圈磁通量最大，線(xiàn)圈處于中性面，t＝0.01s時(shí)刻，磁通量為零，但改變率最大，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確.t＝0.02s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為零，C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤.B27/3112343.(交變電流規(guī)律)交流發(fā)電機(jī)工作時(shí)電動(dòng)勢(shì)為e＝Emsinωt，若將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速提升一倍，同時(shí)將電樞所圍面積減小二分之一，其它條件不變，則其電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?

)解析答案解析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表示式e＝Emsinωt，而Em＝nBωS，當(dāng)ω加倍而S減半時(shí)，Em不變，故正確答案為C.C28/3112344.(正弦式交變電流描述)有一10匝正方形線(xiàn)框，邊長(zhǎng)為20cm，線(xiàn)框總電阻為1Ω，線(xiàn)框繞OO′軸以10πrad/s角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖9所表示，垂直于線(xiàn)框平面向里勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T.求：